Jurnal Teknologi Dirgantara Vol. 7 No. 2 Desember 2009:78-82
ANALISIS PERUBAHAN SUHU SATELIT LAPAN-TUBSAT Gunawan S Prabowo, M Arief Saefudin Mechatronics Devision, Indonesian Space and Aeronautics Institute LAPAN, Email:
[email protected] ABSTRACT Analysis temperature data of satellite telemetry LAPAN-TUBSAT can be applied to knows temperature condition on the satellite, day-by-day temperature condition and its change. From data processing we got that the highest data temperature is around 70ºC s.d 80ºC, average temperature shows around 25ºC and lowest temperature show around -40ºC, and the temperature change have ranges from 0,003ºC/second and the highest temperature speed is around 0.04ºC/second, this data could be used in manufacture, test, and assembly of sub system development. Key word: Satellite telemetry, LAPAN-TUBSAT, Manufacture ABSTRAK Analisa data satelit LAPAN-TUBSAT dapat digunakan untuk mengetahui sejauh mana suhu ekstrim yang terjadi, kondisi suhu sehari-hari dan perubahannya. Dari pengolahan data didapatkan bahwa temperatur yang tertinggi adalah sekitar 70ºC s.d 80ºC, temperatur rata-rata tertinggi yang ada menunjukkan harga sekitar 25ºC dan terendah menunjukkan -40ºC, dan perubahan suhu rata-rata berkisar antara 0,003ºC/detik dengan perubahan kecepatan suhu yang ekstrem sekitar 0.04ºC/detik, data ini dapat menjadi catatan bagi proses pengembangan dan manufaktur sub sistem yang sedang dikembangkan LAPAN. Kata kunci: Satelit telemetri, LAPAN-TUBSAT, Manufaktur
1
PENDAHULUAN
Penguasaan teknologi satelit telah menjadi program utama di LAPAN sejak beberapa tahun lalu. Beberapa proyek satelit yang ada seperti program pembuatan LAPAN-TUBSAT maupun program RUK INASAT, diarahkan untuk lebih menguasai teknologi satelit khususnya teknologi manufaktur, perakitan dan testing. Salah satu aspek penguasaan teknologi yang sangat penting dalam bidang satelit adalah aspek manufaktur, yaitu aspek-aspek pengembangan satelit yang menyangkut proses perakitan, komponen dalam sub modul/modul elektronik yang mampu bertahan dalam kondisi ekstrim di ruang angkasa. Aspek ini menjadi rahasia banyak institusi atau pabrikan satelit di dunia. Dan menjadi kunci dimana sub 78
sistem menjadi mahal karena proses pengalaman dan pengujian yang cukup lama. Manufaktur tersebut termasuk bagaimana cara melindungi komponen dari ganasnya kondisi lingkungan antariksa seperti: kondisi suhu, tekanan, debu partikel, dan kondisi antariksa lain. 2
DATA SATELIT LAPAN-TUBSAT
Gambar 2-1: LAPAN-TUBSAT
Analisa Perubahan Suhu Satelit ..……(Gunawan S. Prabowo et al.)
Satelit LAPAN-TUBSAT adalah satelit mikro yang dibuat atas kerjasama LAPAN dengan Universitas Teknik Berlin (TUB) pada kurun waktu 20042005. Satelit Lapan-Tubsat mempunyai misi video surveillance untuk pemantuan bumi.
Payload
2.1 Karakteristik Umum Karakteristik umum satelit LAPAN-TUBSAT adalah sebagai berikut: Tabel 2-1: SPESIFIKASI LAPAN-TUBSAT Dimensi
: 450 mm x 450 mm x 255 mm
: - S-Band : Freq. 2220 MHz; Modulation FM; 5 W RF Output - Camera 1 : CCD with color splitter prism; Effective Picture Element : 752 x 582; swath 3.5 km; ground resolution 6 m; 1000 mm Casegrain lens - Camera 2 : color CCD; Effective Picture Element 752 x 582; swath 81 km; ground resolution 200 m; 50 mm lens
Analisis sikap dan kendali satelit akan dilakukan dengan menggunakan data-data telemetri, baik itu long telemetri maupun short telemetri. 3
ANALISA DATA
3.1 Analisis Data Long Telemetri
Gambar 2-2: Dimensi Satelit LAPANTUBSAT Berat Power
: 57 kg : - 4 solar panel; 432 x 243 mm; 35 sel seri; max power output 14 W - 5 NiH2 batere; 12,5 V nominal voltage; 12 Ah Komunika : 2 TTC : Freq. 437,325 si MHz; Modulation FFSK; 1200 bps; 5 W RF Output Data : OBDH 524 kb eksternal Handling dan 4 kb internal RAM, 524 kb EEPROM, 16 kb PROM, 38,4 kbps SCI Speed ACS : - 3 Reaction Wheel - Fiber optic laser gyro in orthogonal axis - CMOS Star Sensor - 3 Magnetic coil in orthogonal axis - 2 single solar cell for sun sensor
Data long telemetri yang diperoleh yaitu dari tanggal 1 Maret 2007 sampai 24 Maret 2007. Nama file yang digunakan untuk analisis adalah file tele_gesamt.txt. Di dalam file tersebut menampilkan data telemetri untuk beberapa hari secara serial, artinya sistem waktu (system time) dilakukan secara kontinyu dalam detik (second). Dalam analisis data telemetri untuk orde harian, data tersebut akan diklasifikasikan per hari. Artinya sistem waktu yang digunakan akan dikembalikan ke nilai awal (resetting). Data long telemetri menampilkan kolom D (Day) yang menunjukkan urutan hari dalam sistem waktunya. Nilai D (Day) ditampilkan dalam format 2 angka (XX) dan selalu diawali dengan angka 00 yang menunjukkan hari pertama. Misalnya data long telemetri tanggal 1 Maret 2007, kolom D (Day) diawali dengan angka 00 yang menunjukkan tanggal 1 Maret 2007 dan diakhiri dengan angka 04 yang menunjukkan hari kelima atau tanggal 5 Maret 2007. Untuk memudahkan analasis data, maka data telemetri dikonversi ke dalam file microsoft excel. 79
Jurnal Teknologi Dirgantara Vol. 7 No. 2 Desember 2009:78-82
Untuk resetting sistem waktu, cara yang digunakan adalah dengan mengembalikan orde waktu dalam detik pertama untuk hari berikutnya. Contoh ditunjukkan di bawah ini: Tabel 3-1: FILE tele_gesamt.txt
Data tempetur sisi satelit untuk setiap sisi satelit secara lengkap telah terdapat dalam data long telemetri. Data Telemetri Tanggal 1 Maret 2007 s.d 5 Maret 2007 Data long telemetri tanggal 1 Maret 2007 (seperti dalam lampiran 1) memiliki serial data selama 4 hari, terlihat dari data pada kolom D (Day) berisi angka 00 sampai dengan 04. Angka 00 menunjukkan hari pertama tanggal 1 Maret dan angka 04 menunjukkan hari kelima tanggal 5 Maret. Grafik temperatur untuk masing-masing hari ditunjukkan oleh gambar berikut: Temperatur Sisi - 1 Maret 2007 30
Tabel 3-2: FILE DENGAN RESSETING WAKTU
20
o
Temperature ( C)
25
Selanjutnya resetting sistem waktu menghasilkan data sebagai berikut :
15 10 5 0 0
20000
40000
60000
80000
100000
-5 Time (sec) Temp +Z
Temp -Z
Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
Gambar 3-1: Temperatur sisi tanggal 1 Maret 2007
Data temperatur sisi satelit yang terdapat dalam data long telemetri dapat digunakan untuk menganalisis sikap satelit. Temperatur yang lebih tinggi menunjukkan sisi satelit tersebut lebih banyak mendapatkan sinar matahari (solar radiation) sehingga diketahui pada saat itu sisi tersebut orientasinya condong menghadap matahari meskipun tidak secara frontal karena untuk mengetahuinya diperlukan data-data pendukung yang lain seperti data dari star sensor dan gyro. 80
Temperatur Sisi - 2 Maret 2007 30 25 20
o
3.2 Analisis Temperatur Sisi Satelit
Temperatur ( C)
Pada hari berikutnya atau day 1, sistem waktu kembali ke detik awal.
Pada gambar di atas, terdapat perubahan suhu yang terbesar pada sumbu -X dan perubahan yang terkecil adalah sumby Z+, hal ini menandakan ada pergerakan yang lebih dinamis pada sumbu –X, dengan perubahan perubahan suhu mencapai +/- 20ºC dalam waktu 5700 det atau dengan kecepatan perubahan sebesar 0.003ºC pada tiap detik, data ini bisa dipergunakan untuk mensetup uji thermal terhadap komponen.
15 10 5 0 0
20000
Temp +Z
Temp -Z
40000
60000
80000
100000
-5 Time (sec) Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
Gambar 3-2: Temperatur sisi tanggal 2 Maret 2007
Analisa Perubahan Suhu Satelit ..……(Gunawan S. Prabowo et al.) Temperatur Sisi - 7 Maret 2007 25
25
20
20
15
Temperature (C)
Temperatur (C)
Temperatur Sisi 3-Maret-2007 30
15
10
10 5
5
0 0
0 0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
20000
40000
Time (s e c)
Temp +Z
Temp -Z
Temp +X
60000
80000
100000
-5 Time (sec)
Temp -X
Temp -Y
Temp +Z
Temp S-Band
Gambar 3-3: Temperatur sisi tanggal 3 Maret 2007
Temp -Z
Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
Gambar 3-7: Grafik tanggal 7 Maret 2007 Temperatur Sisi - 8 Maret 2007
T emperatur Sisi - 4 Maret 2007
100 80
30
60 Temperature (C)
Temperatur (C)
25
20
15
40 20 0 0
20000
40000
60000
80000
100000
-20
10
-40
5
-60 0
Time (sec) 0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
100000
Temp +Z
Time (sec) Temp +Z
Temp -Z
Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Gambar 3-4: Temperatur Maret 2007
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
4
Gambar di atas, yang menarik adalah satuan waktu per 1000 detik, terlihat ada perubahan suhu sebesar 20ºC untuk tiap 500 detik, atau ada perubahan suhu sebesar 0.04ºC/detik. Temperatur Sisi - 5 Maret 2007
30 25 20 o
Temperatur ( C)
Temp +X
Gambar 3-8: Grafik tanggal 8 Maret 2007
Temp S-Band
tanggal
Temp -Z
Pada gambar di atas, data menunjukkan hal yang cukup ekstrem di kondisi suhu pada sisi –Z, suhu mencapai 78ºC – (+) 80ºC, yang pola siklusnya bergerak antara 0ºC hingga 80ºC dan sebaliknya dalam jangka waktu yang singkat sekitar 500 detik, artinya ada perubahan kecepatan suhu 0,04ºC per detik. Sementara pada sisi +X terdapat suhu minus sebesar -40ºC dan cenderung konstan dari detik 30000 s.d detik 5800.
15 10
Temperatur Sisi - 9 Maret 2007
5
100
0 -20000
80 0
20000
40000
60000
80000
100000
60
Temp +Z
Temp -Z
Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
Gambar 3-5: Grafik temperatur tanggal 5 Data Telemetri Tanggal 6 Maret 2007 s.d 15 Maret 2007
Tem perature (C)
Time (sec)
40 20 0 -20
0
20000
40000
60000
80000
100000
-40 -60
Te mpe ratur Sisi - 6 M are t 2007
Time (sec)
25
Temp +Z
Temperatur (C)
20
Temp -Z
Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
Gambar 3-9: Grafik tanggal 9 Maret 2007
15 10 5 0 0
20000
40000
60000
80000
100000
-5 Time (se c) Temp +Z
Temp -Z
Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
Gambar 3-6: Grafik tanggal 6 Maret 2007
Seperti juga tanggal 8 Maret, pada tanggal 9 Maret kondisi perubahan suhu pada sisi –Z, baik perubahan kecepatan maupun kondidi nominal paling tinggi, kondisinya hampir sama. 81
Jurnal Teknologi Dirgantara Vol. 7 No. 2 Desember 2009:78-82
Data kesimpulan diatas dapat dipakai untuk membuat pola pengujian thermal di Thermal Chamber. Pola tersebut meliputi harga tertinggi dan terendah kondisi suhu, lama waktu.
Temperatur Sisi - 14 Maret 2007 100
80
Temperature (C)
60
40
20
0 -20000
0
20000
40000
60000
80000
100000
-20
-40
-60
Time (Sec) Temp +Z
Temp -Z
Temp +X
Temp -X
Temp -Y
Temp S-Band
Gambar 3-10: Grafik tanggal 14 Maret 2007 Gambar ini menunjukkan kondisi maksimal dan minimal, baik perubahan kecepatan suhu maupun suhu nominal. Dapat dilihat kecepatan suhunya hampir sama dengan kondisi pada tanggl 8 Maret dan kondisi dinginnya juga sama sekitar -40ºC 4
KESIMPULAN
Dari data yang terekam ada beberapa hal yang bisa ditarik menjadi kesimpulan secara kualitatif maupun kuantitatif, sebagai berikut: Data temperatur yang tertinggi adalah sekitar 70ºC s/d 80ºC. Temperatur rata-rata tertinggi yang ada menunjukkan harga sekitar 25ºC dan terendah menunjukkan -40ºC. Perubahan suhu rata-rata berkisar antara 0,003ºC/detik dan perubahan kecepatan suhu yang ekstrem sekitar 0.04ºC/detik.
82
DAFTAR RUJUKAN David G. Gilmore, 2002. Spacecraft Thermal Control Handbook, Vol. I: Fundamental Technologies. The Aerospace Corporation. AIAA. Prabowo, S. Gunawan, 2005. Dokumendokumen Pengkajian Persiapan Program Satelit Generasi II, Indonesian Institute of Space and Aeronautics, Indonesia. Wertz, James R. and Larson, Wiley J., 1999. Space Mission Analysis and Design, Kluwer Academic Publishers, USA. User’s Manual Thermal Desktop, 2006A. CAD Based System For Thermal Analysis and Design, C&R Technologies. P. Butz, U. Renner, 1996. TUBSAT-C, A Microsat-Bus For Earth Observation Payloads. 3rd International Symposium “Small Satellites Systems and Services“, Annecy, France. Alan C. Tribble, 2003. The Space Environment, Implications for Spacecraft Design. Princeton University Press, New Jersey. Anonymus, 2007. Laporan Operasional LAPAN-TUBSAT.
